Rozważono kalibrację modelu pasmowego płynięcia do przewidywania wzrostu pęknięć zmęczeniowych w stali konstrukcyjnej. Pokazano, że zastosowanie w tym celu jednego tylko współczynnika modyfikującego granicę plastyczności na rozciąganie, tak jak w przypadku stopów aluminium, nie umożliwia korelacji między symulowanymi przy użyciu modelu i zamierzonymi poziomami zamykania się pęknięcia w stali konstrukcyjnej. Zaproponowano procedurę kalibrującą z wykorzystaniem trzech różnych współczynników modyfikujących granice plastyczności przy rozciąganiu i ściskaniu, która pozwala uniknąć ich przypadkowego doboru i stwarza możliwość kalibracji modelu opartej na podstawach fizykalnych.
EN
Tuning a strip yield type model to predict fatigue crack growth in structural steel using a constraint factor concept is considered. It is shown that unlike in the case of aluminium alloys matching the measured and predicted by the model crack opening levels cannot be achieved when the model is tuned using a constraint factor on local tensile yielding only. A calibration modulus has been developed employing three different constraint factors (on tensile yielding and compressive yielding in the plastic zone and in the crack wake) has been developed that enables to correlate not only the observed and predicted closure behaviour but also the observed and predicted local cyclic strains near the crack tip. The novel procedure offers the means to avoid the fortuitous choice of the constraint factors and enables to base the SY model calibration on a sound physical foundation.
Praca zawiera wyniki badań doświadczalnych opisu prędkości wzrostu pęknięć zmęczeniowych w płaskich próbkach wykonanych ze stali FeP04 i poddanych rozciąganiu [1]. Próbki miały nacięty wewnętrzny, centralny karb w postaci szczeliny wykonanej pod różnym kątem do przekroju poprzecznego próbki o długości 2a0 = 10 mm z promieniami zaokrąglenia dna karbu ρ = 0,2 mm. Karby w próbkach wykonywano metodą elektroiskrową, a powierzchnię próbek po szlifowaniu polerowano. Wyniki badań prezentowane w pracy zostały uzyskane w Department of Mechanical Engineering w Padwie (na maszynie zmęczeniowej Schenck PSA100) i w Department of Management and Engineering w Vicenzy (na maszynie zmęczeniowej MTS 809).
EN
The paper presents the results of tests on fatigue crack growth under tension with shear in FeP04 steel. For the tests the plane specimens with central, symmetric stress concentrator in the form of the slots with side notches were used. The results of the experimental tests have been described by a formula based on the J-integral.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The strip yield model from the NASGRO computer software has been applied to predict fatigue crack growth in two different aircraft aluminium alloys under constant amplitude loading and programmed and random variable amplitude load histories. The computation options realized included either of the two different strip yield model implementations available in NASGRO and two types of the input material data description. The model performance has been evaluated based on comparisons between the predicted and observed results. It is concluded that altogether unsatisfactory prediction quality stems from an inadequate constraint factor conception incorporated in the NASGRO models.
PL
Model pasmowego płynięcia z pakietu NASGRO został zastosowany do prognozowania wzrostu pęknięć zmęczeniowych w dwóch lotniczych stopach aluminium, przy obciążeniach stałoamplitudowych oraz w warunkach programowanych i losowych zmiennoamplitudowych historii obciążeń. Weryfikowane opcje obliczeń uwzględniały użycie dwóch typów modeli pasmowego płynięcia dostępnych w pakiecie NASGRO, a także dwóch sposobów deklarowania wejściowych danych materiałowych. Oceny adekwatności modelu dokonano w oparciu o porównanie wyników przewidywanych i zaobserwowanych w trakcie badań zmęczeniowych. Stwierdzono, że niezadawalająca dokładność symulacji wynika głównie z niewłaściwej koncepcji kalibracji modelu NASGRO do danego materiału.
A strip yield model implementation by the present authors is applied to predict fatigue crack growth observed in structural steel specimens under various constant and variable amplitude loading conditions. Attention is paid to the model calibration using the constraint factors in view of the dependence of both the crack closure mechanism and the material stress-strain response on the load history. Prediction capabilities of the model are considered in the context of the incompatibility between the crack growth resistance for constant and variable amplitude loading.
PL
Opracowany przez Autorów model pasmowego płynięcia został zastosowany do prognozowania rozwoju pęknięć zmęczeniowych obserwowanych w badaniach zmęczeniowych próbek ze stali konstrukcyjnych w warunkach obciążeń stało- i zmiennoamplitudowych. Skoncentrowano się głównie na kalibracji modelu przy użyciu odpowiednio dobranych współczynników skrępowania uwzględniających zarówno mechanizm zamykania się pęknięcia jak i naprężeniowo-odkształceniową charakterystykę materiału właściwą dla danej historii obciążenia. Wyniki prognoz przy użyciu tak skalibrowanego modelu zostały poddane gruntownej ocenie z uwzględnieniem różnic w rozwoju pęknięć obserwowanych w przypadku obciążeń stało- i zmiennoamplitudowych.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents the results of tests on fatigue crack growth under bending in an alastic-plastic material. Specimens with rectangular sections and stress concentrator in the form of external one-sided sharp notch were used. The tests were performed under the stress ratio R = -1, -0,5, 0. The test results were described by the deltha J-integral range and compared with the delta K stress intensity factor range. It has been found that there is a good agreement between the test reults and the empirical formula of fatigue crack growth rate, which includes the deltha J-integral range.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych rozwoju pęknięć zmęczeniowych przy zginaniu w materiałach sprężysto-plastycznych. Do badań użyto próbek o przekroju prostokątnym z koncentratorem naprężeń w postaci zewnętrznego jednostronnego karbu ostrego. Badania prowadzono przy współczynnikach asymetrii cyklu R = -1, -0,5, 0. Wyniki badań doświadczalnych opisano zakresem całki delta J i porównano z zakresem współczynnika intensywności naprężeń delta K. Stwierdzono dobrą zgodność wyników eksperymentalnych z równaniem prędkości wzrostu pęknięć zmęczeniowych, w którym występuje zakres całki delta J.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.